EP0232946A2 - Method for determining the spatial and spectral distribution of a nuclear magnetization in a region of examination, and apparatus for carrying out the method - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen und der spektralen Vertelung der Kernmagne­tisierung in einem Untersuchungsbereich. Dabei wird im Anschluß an einen Hochfrequenzanregungsimpuls ein perio­disch seine Polarität änderndes magnetisches Gradienten­feld eingeschaltet. Das Auflösungsvermögen wird dabei dadurch erhöht, daß auch während der Zeiträume, während der sich der Gradient dieses Feldes ändert, Abtastwerte erfaßt und einer Fourier-Transformation unterzogen werden.

The invention relates to a method for determining the spatial and spectral interconnection of the nuclear magnetization in an examination area. Following a high-frequency excitation pulse, a periodically changing magnetic gradient field is switched on. The resolving power is increased in that sampling values are acquired and subjected to a Fourier transformation even during the periods during which the gradient of this field changes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der räumlichen und der spektralen Verteilung der Kernmagneti­sierung in einem Untersuchungsbereich, bei dem in Anwesen­heit enes homogenen stationären Magnetfeldes eine Anzahl von Sequenzen auf den Untersuchungsbereich einwirkt, wobei jede Sequenz mindestens einen magnetischen Hochfrequenz­impuls zur Anregung kernmagnetischer Resonanz und daran anschließend mehrere Perioden eines magnetischen Gradien­tenfeldes mit periodisch seine Polarität änderndem Gradienten umfaßt, wonach die dabei im Untersuchungs­bereich erzeugten Echosignale in digitale Abtastwerte umgesetzt und diese ener diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden. Ein solches Verfahren ist bekannt (Matsui et al, J.Am.Chem.Soc. 1985, 107, Seiten 2817 bis 2818). Außerdem betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the spatial and spectral distribution of the nuclear magnetization in an examination area, in which a number of sequences act on the examination area in the presence of a homogeneous stationary magnetic field, each sequence having at least one magnetic high-frequency pulse for excitation of nuclear magnetic resonance and subsequently comprises several periods of a magnetic gradient field with a periodically changing its polarity gradient, after which the echo signals generated in the examination area are converted into digital samples and these are subjected to a discrete Fourier transformation. Such a method is known (Matsui et al, J.Am.Chem.Soc. 1985, 107, pages 2817 to 2818). The invention also relates to an arrangement for carrying out the method.

Jede Sequenz umfaßt dabei zwei Hochfrequenzimpulse, die den Magnetisierungsvektor im Untersuchungsbereich um 90° bzw. um 180° aus seiner vorherigen Lage kippen. Zwischen den beiden Impulsen bzw. unmittelbar danach wird zum Zwecke der Phasenkodierung ein Gradientenfeld eingeschal­tet, dessen Gradient von Sequenz zu Sequenz geändert. Nachdem dieses Gradientenfeld wieder abgeschaltet ist, wrd ein weiteres magnetisches Gradientenfeld, dessen Gradient n einer zur (y-)Richtung des Gradienten des zuvor genannten Gradientenfeldes senkrechten Richtung (d.h. in x-Richtung) verläuft und sich periodisch von einen positiven auf einen negativen Wert ändert. Nach jedem Umschalten des Gradienten wird ein Echosignal erzeugt. Die Echosignale, die bei positiven (oder bei negativen) Gradienten entstehen, werden indigitale Abtastwerte umgesetzt und einer Fourier-Transformation unterzogen. Die dabei erzeugten digitalen Abtastwerte lassen sich jeweils in drei verschiedenen Gruppen einordnen:
Die erste Gruppe umfaßt die äquidistanten Abtastwerte eines Echosignals. Die zweite Gruppe umfaßt Abtastwerte, die in verschiedenen Sequenzen jeweils bei dem gleichen Echosignal und in der gleichen Phase in bezug auf das periodische Gradientenfeld auftreten, und die dritte Gruppe umfaßt die Abtastwerte, die in verschiedenen Echo­sgnalen der gleichen Sequenz jeweils in der gleichen Phase bezüglich des Gradientenfeldes auftreten. Der zeit­liche Abstand der Abtastwerte einer Gruppe ist jeweils gleich; er ist in der ersten Gruppe am kleinsten und in der zweiten Gruppe am größten.Each sequence comprises two high-frequency pulses that tilt the magnetization vector from its previous position by 90 ° or 180 ° in the examination area. Between the two pulses or immediately thereafter, a gradient field is switched on for the purpose of phase coding, the gradient of which changes from sequence to sequence. After this gradient field is switched off again, a further magnetic gradient field is created, the gradient n of which runs in a direction perpendicular to the (y) direction of the gradient of the aforementioned gradient field (ie in the x direction) and changes periodically from a positive to a negative value . Every time the gradient is switched over, an echo signal is emitted generated. The echo signals that arise with positive (or with negative) gradients are converted to digital samples and subjected to a Fourier transformation. The digital samples generated in this way can each be classified into three different groups:
The first group comprises the equidistant samples of an echo signal. The second group comprises samples which occur in different sequences in each case with the same echo signal and in the same phase with respect to the periodic gradient field, and the third group comprises the samples which in different echo signals of the same sequence each in the same phase with respect to the Gradient field occur. The time interval between the samples of a group is always the same; it is smallest in the first group and largest in the second group.

Die so erhaltenen Gruppen von Abtastwerten werden einer dreidimensionalen diskreten Fourier-Transformation unter­zogen, woraus sich die Kernmagnetisierung im Unter­suchungsbereich als Funktion des Ortes (x, y) und als Funktion der Frequenz (genauer: als Funktion der Frequenz­abweichung von der Mittenfrequenz des Hochfrequenzan­regungsimpulses) ergibt.The groups of samples obtained in this way are subjected to a three-dimensional discrete Fourier transformation, which results in the nuclear magnetization in the examination area as a function of the location (x, y) and as a function of the frequency (more precisely: as a function of the frequency deviation from the center frequency of the high-frequency excitation pulse).

Die Bandbreite, innerhalb der die Kernmagnetisierung erfaßt werden kann, entspricht dabei der Frequenz des magnetschen Gradientenfeldes. Hat dieses beispielsweise eine Periodendauer von 4,992 ms, dann ergibt sich eine Bandbreite von 200,3 Hz. Dieser Frequenzbereich kann in einer Anzahl von Unterbereichen aufgelöst werden, deren Zahl der Zahl der Perioden des periodischen Gradienten­feldes innerhalb einer Sequenz entspricht.The bandwidth within which the nuclear magnetization can be detected corresponds to the frequency of the magnetic gradient field. If, for example, this has a period of 4.992 ms, a bandwidth of 200.3 Hz results. This frequency range can be broken down into a number of sub-ranges, the number of which corresponds to the number of periods of the periodic gradient field within a sequence.

Bei dem bekannten Verfahren verläuft das periodische Gradientenfeld zeitlich praktisch rechteckförmig, so daß die Abtastwerte immer in Zeitpunkten erfaßt werden, in denen der Gradient konstant und etweder positiv oder negativ ist (in Wirklichkeit ist der zeitliche Verlauf nicht exakt rechteckförmig, doch ist die Umschaltzeit (50 µs) kürzer als der zeitliche Abstand zwischen zwei Abtastwerten (78 µs), so daß das Echosignal immer in Zeit­punkten abgetastet wird, in denen der Gradient konstant und etweder positiv oder negativ ist.In the known method, the periodic gradient field is practically rectangular in time, so that the sampled values are always recorded at times when the gradient is constant and either positive or negative (in reality, the course over time is not exactly rectangular, but the switchover time (50 µs) shorter than the time interval between two samples (78 µs), so that the echo signal is always sampled at times when the gradient is constant and either positive or negative.

Das räumliche Auflösungsvermögen, in der Richtung, in der der Gradient des periodischen magnetischen Gradienten­feldes verläuft, ist begrenzt; die höchste Ortsfrequenz in dieser Richtung ist dem zeitlichen Integral über den posi­tiven bzw. den negativen Teil der Periode des Gradienten proportional. Eine Erhöhung dieses Wertes durch Vergrößern des Gradienten ist nicht möglich, wenn der Strom durch die Gradientenspulen, mit Hilfe dessen das Gradientenfeld erzeugt wird, bereits seinen Höchstwert erreicht hat. Auch die Vergrößerung des Auflösungsvermögens durch Vergröße­rung der Periodendauer des periodischen Gradientenfeldes ist praktisch nicht möglich, weil dadurch die auflösbare Bandbreite, die dem Kehrwert der Periodendauer entspricht, abnimmt.The spatial resolution in the direction in which the gradient of the periodic magnetic gradient field runs is limited; the highest spatial frequency in this direction is proportional to the time integral over the positive or negative part of the period of the gradient. It is not possible to increase this value by increasing the gradient if the current through the gradient coils, with the aid of which the gradient field is generated, has already reached its maximum value. It is also practically impossible to increase the resolving power by increasing the period of the periodic gradient field, because this reduces the resolvable bandwidth, which corresponds to the reciprocal of the period.

Bei Kernspin-Untersuchungsgeräten zur Untersuchung des menschlichen Körpers ist das räumliche Auflösungsvermögen in der Praxis noch weiter eingeschränkt. Die Gradienten­spulen müssen dabei nämlich so groß sein, daß ein Patient darin Platz hat. Infolgedessen besitzen sie eine größere Induktivität und speichern mehr elektromagnetische Energie als kleinere Spulen. Infolgedessen dauert die Umschalt­phase von einem positiven zu einem negativen Gradienten (und umgekehrt) wesentlich länger als bei dem bekannten Verfahren, so daß die Dauer der Umschaltphase ein Viel­faches des zeitlichen Abstandes zwischen zwei aufeinander­folgenden Abtastungen eines im Untersuchungsbereich erzeugten Echosignals betragen kann. Die Abtastung der Echosignale muß dabei auf die Zeitintervalle beschränkt werden, in denen der Gradient konstant ist. Das zeitliche Integral über den Gradienten während dieses Intervalls ist aber (bei gleicher Stärke des Gradienten und bei gleicher Periodendauer) noch kleiner als bei einem rechteckförmigen Verlauf des magnetischen Gradientenfeldes, woraus ein verringertes Auflösungsvermögen resultiert.In the case of nuclear spin examination devices for examining the human body, the spatial resolution capability is further restricted in practice. The gradient coils must be large enough to accommodate a patient. As a result, they have greater inductance and store more electromagnetic energy than smaller coils. As a result, the switchover phase from a positive to a negative gradient (and vice versa) takes considerably longer than in the known one Method so that the duration of the switching phase can be a multiple of the time interval between two successive samples of an echo signal generated in the examination area. The sampling of the echo signals must be limited to the time intervals in which the gradient is constant. The temporal integral over the gradient during this interval is (with the same strength of the gradient and with the same period duration) even smaller than with a rectangular course of the magnetic gradient field, which results in a reduced resolution.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das demgegenüber bei einem zeitlich von der Rechteckform abweichenden Verlauf des periodischen Gradientenfeldes ein verbessertes Auflösungsvermögen ergibt sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The object of the present invention is to provide a method which, in contrast, results in an improved resolving power when the periodic gradient field deviates from the rectangular shape, and an arrangement for carrying out this method.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zeitliche Verlauf des magnetischen Gradientenfeldes von der Rechteckform abweicht, daß auch die Abtastwerte erfaßt werden, die auftreten, wenn das Gradientenfeld sich ändert und daß diese und die übrigen Abtastwerte dem Raum­frequenzbereich zugeordnet und aus diesem durch die Fourier-Transformation in den Raumbereich transformiert werden.Starting from a method of the type mentioned in the introduction, this object is achieved according to the invention in that the temporal profile of the magnetic gradient field deviates from the rectangular shape, that the sampled values that occur when the gradient field changes and that these and the other sampled values are also detected Spatial frequency range assigned and transformed from this into the spatial range by the Fourier transformation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Echosignale also auch in den Phasen abgetastet, in denen der Gradient des periodischen Gradientenfeldes sich ändert, insb. also auch in den Umschaltphasen.In the method according to the invention, the echo signals are also sampled in the phases in which the gradient of the periodic gradient field changes, in particular also in the changeover phases.

Wenn die Echosignale dabei - wie allgemein üblich - in äquidistanten Zeitpunkten n digitale Abtastwerte umge­setzt werden, würde eine unmittelbare Fourier-Transfor­mation mittels dieser Abtastwerte zu Fehlern führen. Um dies zu vermeiden, werden bei der Erfindung die Abtast­werte jeweils den Raumfrequenzen zugeordnet, bei denen sie erfaßt wurden. Die Abtastwerte haben wegen des veränderten Gradienten im Raumfrequenzbereich nicht den gleichen Abstand voneinander. Die darauf folgende Fourier-Trans­formation muß also so ausgelegt sein, daß sie anhand von an nicht äquidistanten Stützstellen diskret vorgegebenen Funktionswerten ausgeführt werden kann. Derartige Fourier-Transformationsverfahren snd jedoch bekannt, z.B. aus "ntz Archiv" Bd. 3 (1981) Heft 2, Seiten 35 bis 38.If, as is customary, the echo signals are converted into n digital samples at equidistant times, an immediate Fourier transformation using these samples would lead to errors. In order to avoid this, the sample values are assigned to the spatial frequencies at which they were recorded in the invention. Because of the changed gradient in the spatial frequency range, the sample values are not at the same distance from one another. The subsequent Fourier transformation must therefore be designed in such a way that it can be carried out on the basis of function values discretely specified at non-equidistant reference points. However, such Fourier transform methods are known, e.g. from "ntz Archive" Vol. 3 (1981) Issue 2, pages 35 to 38.

Die Zuordnung zum Raumfrequenzbereich kann auch dadurch erfolgen, daß das Signal von vornherein zeitlich nicht äquidistant abgetastet wird derart, daß die dabei erfaßten Abtastwerte im Raumfrequenzbereich jeweils den gleichen Abstand voneinander haben.The assignment to the spatial frequency range can also take place in that the signal is not sampled equidistantly in time in such a way that the sampled values in the spatial frequency range are each at the same distance from one another.

Eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem Magneten zur Erzeugung eines homogenen stationären Magnetfeldes, ener Hochfrequenzspule zur Erzeugung von Hochfrequenzanregungsimpulsen, Gradientenspulen zur Erzeu­gung von magnetischen Gradientenfeldern mit in unter­schiedlichen Richtungen verlaufenden Gradienten, einer Steuereinrichtung zur Steuerung des zeitlichen Verlaufs der mit den Gradientenspulen erzeugten Felder, einer Digital-Wandler-Aordnung zur Erzeugug digitaler Abtast­werte aus den Echosignalen, einem Speicher zur Aufnahme der Abtastwerte und einem Rechner zur Durchführung einer Fourier-Transformation mit den Abtastwerten,ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß wenigstens eine der Gradientenspulen ein perio­disches Magnetfeld mit einem von der Rechteckform ab­weichenden zeitlichen Verlauf erzeugt, daß während der Zeiträume mit nicht konstantem Gradienten von der Digital-Wandler-Anordnung aus den Echosignalen digitale Abtastwerte erzeugt und in dem Speicher gespeichert werden, und daß Mittel vorgesehen sind, die die Folge der Abtastwerte in eine in Raumfrequenzbereich äquidistante Folge von Werten umsetzen, die dem Rechner zur Fourier-­Transformation vom Raumfrequenzbereich in den Raumbereich zugeführt werden.An arrangement for carrying out this method with a magnet for generating a homogeneous stationary magnetic field, a high-frequency coil for generating high-frequency excitation pulses, gradient coils for generating magnetic gradient fields with gradients running in different directions, a control device for controlling the time profile of the fields generated with the gradient coils, A digital converter arrangement for generating digital samples from the echo signals, a memory for recording the samples and a computer for performing a Fourier transformation with the samples is characterized in that the control device is designed in this way is that at least one of the gradient coils generates a periodic magnetic field with a time course deviating from the rectangular shape, that during the periods with non-constant gradients from the digital converter arrangement, digital samples are generated from the echo signals and stored in the memory, and that Means are provided which convert the sequence of the sampled values into a sequence of values which is equidistant in the spatial frequency range and which are fed to the computer for the Fourier transformation from the spatial frequency range into the spatial area.

Wie aus der eingangs zitierten Literaturstelle bekannt ist, läßt sich nur jedes zweite Echosignal auswerten. Die verbliebenen Echosignale können zwar ebenfalls zu einer Gruppe zusammengefaßt und einer Fourier-Transformation unterzogen werden, jedoch läßt sich auf diese Wese allen­falls der Einfluß des Rauschens reduzieren. Es läßt sich jedoch eine Halbierung der Meßzeit dadurch erreichen, daß auch ein zweites magnetisches Gradientenfeld, dessen Gradienten senkrecht zum Gradienten des ersten Gradien­tenfeldes verläuft, synchron mit dem ersten Gradientenfeld umgeschaltet wird, wobei die Änderung des zeitlichen Integrals über den Gradienten des zweiten Gradientenfeldes klein ist im Vergleich zu dem zeitlichen Integral über den resultierenden Gradienten beider Gradientenfelder, und daß die bei positivem Gradienten des ersten magnetischen Gradientenfeldes einerseits und bei negativem Gradienten andererseits auftretenden Echosignale in digitale Abtast­werte umgesetzt und getrennt einer Fourier-Transformation unterzogen werden. Hierbei werden be positiver Polarität des Gradienten des magnetischen Gradientenfeldes andere Gebiete des Raumfrequenz-Zeit-Bereiches als bei negativer Polarität erfaßt, so daß die Zeit für die Erfassung der diesem Bereich zugeordneten Abtastwerte halbiert wird.As is known from the reference cited at the beginning, only every second echo signal can be evaluated. The remaining echo signals can also be combined into a group and subjected to a Fourier transformation, but the influence of the noise can at best be reduced on this entity. However, the measurement time can be halved by switching a second magnetic gradient field, the gradient of which is perpendicular to the gradient of the first gradient field, synchronously with the first gradient field, the change in the time integral over the gradient of the second gradient field being small in comparison to the temporal integral over the resulting gradients of both gradient fields, and that the echo signals occurring with a positive gradient of the first magnetic gradient field on the one hand and with a negative gradient on the other hand are converted into digital samples and subjected separately to a Fourier transformation. Be positive polarity of the gradient of the magnetic gradient field other areas of the spatial frequency-time range are detected than in the case of negative polarity, so that the time for the detection of the sample values assigned to this area is halved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zechnungen näher erläutert. Es zeigen:

• Fig. 1 ein Kernspin-Untersuchungsgerät, bei dem Erfindung anwendbar ist,
• Fig. 2 ein Blockschaltbild eines solchen Gerätes,
• Fig. 3 den zeitlichen Verlauf verschiedener Signale bei einer erfindungsgemäßen Sequenz,
• Fig. 4 die Zuordnung der Abtastwerte zum Raumfrequenz­bereich,
• Fig. 5 und 6 die Erfassung der Abtastwerte im Raumfrequenz-Zeitbereich bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens,
• Fig. 7 die Erfassung der Abtastwerte im Raumfrequenz-­Zeitbereich bei einer anderen Variante und
• Fig. 8 den zeitlichen Verlauf des periodischen Gradien­tenfeldes bei einer Ausführungsform, die eine vergrößerte Bandbreite ergibt.

The invention is explained below with reference to the calculations. Show it:

• 1 is a nuclear spin examination device, in which the invention is applicable,
• 2 is a block diagram of such a device,
• 3 shows the time course of various signals in a sequence according to the invention,
• 4 the assignment of the samples to the spatial frequency range,
• 5 and 6 the acquisition of the samples in the spatial frequency-time domain in a preferred embodiment of the method,
• 7 shows the acquisition of the samples in the spatial frequency-time range in another variant and
• 8 shows the time course of the periodic gradient field in an embodiment which results in an increased bandwidth.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Kernspin-Tomo­graphiegerät enthält eine aus vier Spulen 1 bestehende Anordnung zur Erzeugung eines homogenen stationären Magnetfeldes, das in der Größenordnung von einigen Zehntel T bis einigen T liegen kann. Dieses Feld verläuft in z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems. Die zur z-Achse konzentrisch angeordneten Spulen 1 können auf einer Kugeloberfläche 2 angeordnet sein. Im Innern dieser Spulen befindet sich der zu untersuchende Patient 20.The nuclear spin tomography device shown schematically in FIG. 1 contains an arrangement consisting of four coils 1 for generating a homogeneous stationary magnetic field which can be of the order of a few tenths to a few T. This field runs in the z direction of a Cartesian coordinate system. The coils 1 arranged concentrically to the z-axis can be arranged on a spherical surface 2. The patient 20 to be examined is located inside these coils.

Zur Erzeugung eines in z-Richtung verlaufenden und sich in dieser Rchtung linear ändernden Magnetfeldes Gz sind vier Spulen 3 vorzugsweise auf der gleichen Kugeloberfläche angeordnet. Weiterhin sind vier Spulen 7 vorgesehen, die ein ebenfalls in z-Richtung verlaufendes Magnetfeld Gx erzeugen, dessen Gradient jedoch in x-Richtung verläuft.To generate a magnetic field Gz running in the z direction and changing linearly in this direction, four coils 3 are preferably arranged on the same spherical surface. Furthermore, four coils 7 are provided, which generate a magnetic field Gx, which also runs in the z direction, but whose gradient runs in the x direction.

En in z-Richtung verlaufendes Magnetfeld Gy mit einem Gradienten in y-Richtung wird von vier Spulen 5 erzeugt, die mit den Spulen 7 identisch sein können, die jedoch diesen gegenüber um 90° räumlich versetzt angeordnet sind. Von diesen vier Spulen 5 sind in Fig. 1 nur zwei darge­stellt.A magnetic field Gy running in the z-direction with a gradient in the y-direction is generated by four coils 5, which can be identical to the coils 7, but which are arranged spatially offset from one another by 90 °. Of these four coils 5, only two are shown in FIG. 1.

Da jede der drei Spulenanordnungen 3, 5 und 7 zur Erzeu­gung der magnetischen Gradientenfelder Gz, Gy und Gx symmetrisch zur Kugeloberfläche 2 angeordnet ist, ist die Feldstärke im Zentrum der Kugel, das gleichzeitig den Koordinatenursprung des kartesischen x, y, z-Koordinaten­systems bildet, nur durch das stationäre homogene Magnet­feld der Spulenanordnung 1 bestimmt. Weiterhin ist eine Hochfrequenzspule 1 symmetrisch zur Ebene z=0 des Koor­dinatensystems angeordnet, die so ausgebildet ist, daß damit ein im wesentlichen homogenes in x-Richtung, d.h. senkrecht zur Richtung des stationären homogenen Magnet­feldes verlaufendes hochfrequentes Magnetfeld erzeugt wird. Der Hochfrequenzspule wird während jedes Hoch­frequenzimpulses ein hochfrequenter modulierter Strom von einem Hochfrequenzgenerator zugeführt. - Im Anschluß an einen oder mehrere Hochfrequenzimpulse dient die Hoch­frequenzspule 11 zum Empfangen der durch Kernspinresonanz im Untersuchungsbereich erzeugten Echosignale. Stattdessen kann aber auch eine gesonderte Hochfrequenz-Empfangsspule verwendet werden.Since each of the three coil arrangements 3, 5 and 7 for generating the magnetic gradient fields Gz, Gy and Gx is arranged symmetrically to the sphere surface 2, the field strength is in the center of the sphere, which at the same time forms the coordinate origin of the Cartesian x, y, z coordinate system, determined only by the stationary homogeneous magnetic field of the coil assembly 1. Furthermore, a high-frequency coil 1 is arranged symmetrically to the plane z = 0 of the coordinate system, which is designed such that it is essentially homogeneous in the x-direction, i.e. high-frequency magnetic field running perpendicular to the direction of the stationary homogeneous magnetic field is generated. A high-frequency modulated current is supplied to the high-frequency coil from a high-frequency generator during each high-frequency pulse. - Following one or more high-frequency pulses, the high-frequency coil 11 is used to receive the echo signals generated by nuclear magnetic resonance in the examination area. Instead, a separate high-frequency receiving coil can also be used.

Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild dieses Kernspin-Tomographen. Die Hochfrequenzspule 11 ist über eine Umschalteinrichtung 12 einerseits an einen Hoch­frequenzgenerator 4 und andererseits an einen Hoch­frequenzempfänger 6 angeschlossen.2 shows a simplified block diagram of this nuclear spin tomograph. The high-frequency coil 11 is connected on the one hand to a high-frequency generator 4 and on the other hand to a high-frequency receiver 6 via a switching device 12.

Der Hochfrequenzgenerator 4 enthält einen Hochfrequenz­oszillator 40, der Schwingungen mit einer Frequenz gleich der Larmorfrequenz der Wasserstoffprotonen bei der von den Spulen 1 erzeugten Feldstärke aufweist; bei einer Feld­stärke von 0,5 T beträgt diese Frequenz rund 21,3 MHz und bei 2 T rund 85 MHz. Der Ausgang des Oszillators 40 ist mit einem Eingang einer Mischstufe 43 verbunden. Der Mischstufe 43 wird ein zweites Eingangssignal von einem Digital-Analog-Wandler 44 zugeführt, dessen Eingang mit einem digitalen Speicher 45 verbunden ist. Aus dem Speicher 45 wird - gesteuert durch eine Steuereinrich­tung 15 - eine Folge von ein Hüllkurvensignal darstellen­den digitalen Datenworten ausgelesen.The high-frequency generator 4 contains a high-frequency oscillator 40 which has vibrations with a frequency equal to the Larmor frequency of the hydrogen protons at the field strength generated by the coils 1; at a field strength of 0.5 T this frequency is around 21.3 MHz and at 2 T around 85 MHz. The output of the oscillator 40 is connected to an input of a mixer 43. The mixer 43 is supplied with a second input signal from a digital-to-analog converter 44, the input of which is connected to a digital memory 45. Controlled by a control device 15, a sequence of digital data words representing an envelope signal is read out of the memory 45.

Die Mischstufe 17 verarbeitet die ihr zugeführten Eingangssignale so, daß an ihrem Ausgang die mit dem Hüllkurvensignal modulierte Trägerschwingung erscheint. Das Hüllkurvensignal ist dabei so gewählt, daß sich ein vorzugsweise amplitudenmoduliertes Signal ergibt, dessen Bandbreite relativ groß ist. Das Ausgangssignal der Mischstufe 43 wird über einen von der Steuereinrichtung 15 gesteuerten Schalter 46 einem Hochfrequenz-Leistungs­verstärker 47 zugeführt, dessen Ausgang mit der Umschalt­einrichtung 12 verbunden ist. Diese wird ebenfalls durch die Steuereinrichtung 15 gesteuert.The mixer stage 17 processes the input signals supplied to it so that the carrier oscillation modulated with the envelope signal appears at its output. The envelope signal is chosen so that a preferably amplitude-modulated signal results, the bandwidth of which is relatively large. The output signal of the mixer 43 is fed via a switch 46 controlled by the control device 15 to a high-frequency power amplifier 47, the output of which is connected to the switching device 12. This is also controlled by the control device 15.

Der Empfänger 6 enthält einen Hochfrequenzverstärker 60, der mit der Umschalteinrichtung 12 verbunden ist und dem die in der Hochfrequenzspule 11 induzierten durch Kern­spinresonanz hervorgerufenen Echosignale zugeführt werden, wenn die Umschalteinrichtung 12 entsprechend gesteuert ist. Der Verstärker 60 besitzt einen von der Steuerein­richtung 15 gesteuerten Stummschalteingang, über den er gesperrt werden kann, so daß die Verstärkung praktisch Null ist. Der Ausgang des Verstärkers 60 ist mit den ersten Eingängen zweier multiplikativer Mischstufen 61 und 62 verbunden, die jeweils ein dem Produkt ihrer Eingangs­signale entsprechendes Ausgangssignal liefern. Dem zweiten Eingang der Mischstufen 61 und 62 wird ein Signal mit der Frequenz des Oszillators 40 zugeführt, wobei zwischen den Signalen an den beiden Eingängen eine Phasenverschiebung von 90° besteht. Diese Phasenverschiebung wird mit Hilfe eines 90° Phasendrehgliedes 48 erzeugt, dessen Ausgang mit dem Eingang der Mischstufe 62 und dessen Eingang mit dem Eingang der Mischstufe 61 und mit dem Ausgang des Oszilla­tors 40 verbunden ist.The receiver 6 contains a radio-frequency amplifier 60, which is connected to the switching device 12 and to which the echo signals induced in the radio-frequency coil 11 caused by nuclear magnetic resonance are supplied if the switching device 12 is controlled accordingly. The amplifier 60 has a mute input controlled by the control device 15, via which it can be blocked, so that the gain is practically zero. The output of amplifier 60 is with the connected to the first inputs of two multiplicative mixer stages 61 and 62, each of which supplies an output signal corresponding to the product of their input signals. A signal with the frequency of the oscillator 40 is fed to the second input of the mixer stages 61 and 62, a phase shift of 90 ° between the signals at the two inputs. This phase shift is generated with the aid of a 90 ° phase shifter 48, the output of which is connected to the input of the mixer 62 and the input of which is connected to the input of the mixer 61 and to the output of the oscillator 40.

Die Ausgangssignale der Mischstufen 61 und 62 werden über Tiefpässe 63 und 64, die die vom Oszillator 40 gelieferte Frequenz sowie alle darüber liegenden Frequenzen unter­drücken und nur niederfrequente Anteile durchlassen, je einem Analog-Digital-Wandler 65 bzw. 66 zugeführt. Dieser setzt die analogen Signale der einen Quadraturdemodulator bildenden Schaltung 61...64 in digitale Datenworte um, die einem Speicher 14 zugeführt werden. Die Analog-Digital-­Wandler 65 und 66 sowie der Speicher 14 erhalten ihre Taktimpulse von einem Taktimpulsgenerator 16, der über eine Steuerleitung von der Steuereinrichtung 15 blockiert bzw. freigegeben werden kann, so daß nur in einem durch die Steuereinrichtung 15 definierten Meßintervall die von der Hochfrequenzspule 11 gelieferten in den Nieder­frequenzbereich transponierten Signale in eine Folge digi­taler Datenworte umgesetzt und in dem Speicher 14 gespeichert werden können.The output signals of the mixer stages 61 and 62 are each fed to an analog-to-digital converter 65 and 66 via low-pass filters 63 and 64, which suppress the frequency supplied by the oscillator 40 and all frequencies above and only allow low-frequency components to pass through. This converts the analog signals of the circuit 61... 64 forming a quadrature demodulator into digital data words which are fed to a memory 14. The analog-to-digital converters 65 and 66 and the memory 14 receive their clock pulses from a clock pulse generator 16, which can be blocked or released by the control device 15 via a control line, so that only in a measurement interval defined by the control device 15 is that of the High-frequency coil 11 delivered signals transposed in the low-frequency range can be converted into a sequence of digital data words and stored in the memory 14.

Die drei Spulenanordnungen 3, 5 und 7 werden von Strom­generatoren 23, 25 und 27 jeweils mit einem Strom versorgt, dessen zeitlicher Verlauf durch die Steuer­einhet 15 steuerbar ist. - Die im Speicher 14 ge­speicherten digitalen Abtastwerte werden über eine Zuord­nungseinrichtung 19, deren Funktion noch erläutert wird, einem Rechner 17 zugeführt, der anhand der Abtastwerte die räumliche Verteilung der Kernmagnetisierung im Unter­suchungsbereich ermittelt und die ermittelte Verteilung an einer geeigneten Wiedergabeeinheit, z.B. einen Monitor 18, ausgibt.The three coil arrangements 3, 5 and 7 are each supplied with a current by current generators 23, 25 and 27, the timing of which can be controlled by the control unit 15. The digital samples stored in the memory 14 are transmitted via an assignment device 19, the function of which will be explained below. fed to a computer 17 which determines the spatial distribution of the nuclear magnetization in the examination area on the basis of the sampled values and outputs the determined distribution to a suitable display unit, for example a monitor 18.

In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf von verschiedenen, mit der Schaltung nach Fig. 2 empfangenen oder erzeugten Signalen für eine enzige Sequenz dargestellt.FIG. 3 shows the temporal course of various signals received or generated with the circuit according to FIG. 2 for a unique sequence.

Wenn die Hochfrequenspule 11 über den Schalter 12 mit dem Hochfrequenzgenerator 4 gekoppelt ist, wird ein Hoch­frequenzimpuls erzeugt, der in der ersten Zeile der Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Vorzugsweise handelt es sich hier um einen 90° Impuls, der die Kernmagnetisierung im Untersuchungsbereich um 90° kippt. Die Sequenz kann jedoch auch zwei Hochfrequenzimpulse umfassen, z.B. einen 90° Impuls und anschließend einen 180°-Impuls (Spin-Echo-­Technik).When the high-frequency coil 11 is coupled to the high-frequency generator 4 via the switch 12, a high-frequency pulse is generated, which is shown schematically in the first line of FIG. 3. This is preferably a 90 ° pulse that tilts the nuclear magnetization in the examination area by 90 °. However, the sequence can also include two radio frequency pulses, e.g. a 90 ° pulse and then a 180 ° pulse (spin echo technique).

Die zweite Zeile zeigt den zeitlichen Verlauf des von der Spulenanordnung 3 erzeugten Gradientenfeldes. Dieses Gradientenfeld ist während des Hochfrequenzimpulses mit einer ersten Polarität und anschließend mit der entgegen­gesetzten Polarität wirksam. Der zeitliche Verlauf ist dabei so gewählt, daß das zeitliche Integral über das Gradientenfeld Gz von der Mitte des Hochfrequenzimpulses bis zum Abschalten dieses Gradientenfeldes gerade den Wert Null erreicht. Das Anlegen dieses Gradientenfeldes bewirkt, daß der Hochfrequenzimpuls nur eine bestimmte Schicht anregen kann. Da hierdurch somit eine Schicht selektiert wird, hat sich dafür auch die Bezeichnung "Selektionsgradient" eingebürgert. Der zeitliche Verlauf dieses Gradienten ist ebenso wie der zeitliche Verlauf des Hochfrequenzimpulses für alle Sequenzen bei der Unter­suchung einer Schicht gleich.The second line shows the time course of the gradient field generated by the coil arrangement 3. This gradient field is effective during the high-frequency pulse with a first polarity and then with the opposite polarity. The time course is chosen so that the time integral just reaches the value zero via the gradient field Gz from the center of the high-frequency pulse until this gradient field is switched off. Applying this gradient field means that the high-frequency pulse can only excite a certain layer. Since this means that a layer is selected, the term "selection gradient" has become common. The time course of this gradient is the same as the time course of the high-frequency pulse for all sequences when examining a slice.

In der dritten Zeile von Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf des von den Spulen 5 erzeugten magnetischen Gradienten­feldes Gy dargestellt. Dieses Feld ist im Anschluß an den Hochfrequenz-Anregungsimpuls (erste Zeile) wirksam und seine Amplitude variiert von Sequenz zu Sequenz; der zeit­liche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sequenzen liegt in der Größenordnung von einer Sekunde. Weil mit Hilfe dieses magnetische Gradientenfeldes die Phasenlage beeinflußt wird, wird dieses Feld auch als "Phasen­kodierungsgradient" bezeichnet.The third line of FIG. 3 shows the time profile of the magnetic gradient field Gy generated by the coils 5. This field is effective following the radio frequency excitation pulse (first line) and its amplitude varies from sequence to sequence; the time interval between two successive sequences is of the order of one second. Because the phase position is influenced with the aid of this magnetic gradient field, this field is also referred to as the "phase coding gradient".

Die vierte Zeile zeigt den zeitlichen Verlauf des von den Spulen 7 erzeugten magnetischen Gradientenfeldes Gx. Während dieses Gradientenfeld anliegt, wird das in der Spule 11 induzierte Signal in dem Hochfrequenzempfänger 6 in digitale Abtastwerte umgesetzt. Dieses Gradientenfeld wird daher auch als Meßgradient bezeichnet. Dieses Gradientenfeld wird eingeschaltet, wenn der Phasen­kodierungsgradient Gy abgeschaltet ist. Die Polarität wird dabei periodisch von einem positiven Wert auf einen negativen Wert umgeschaltet, wobei die Zahl der Perioden in einer Sequenz durch das geforderte spektrale Auf­lösungsvermögen bestimmt ist; enthält die Sequenz bei­spielsweise zehn Perioden, dann kann die Kernmagnetisie­rung innerhalb der Bandbreite in zehn Spektralbereichen bestimmt werden.The fourth line shows the time profile of the magnetic gradient field Gx generated by the coils 7. While this gradient field is present, the signal induced in the coil 11 is converted into digital samples in the high-frequency receiver 6. This gradient field is therefore also called the measurement gradient. This gradient field is turned on when the phase encoding gradient Gy is turned off. The polarity is switched periodically from a positive value to a negative value, the number of periods in a sequence being determined by the required spectral resolution; If the sequence contains ten periods, for example, then the nuclear magnetization can be determined within the bandwidth in ten spectral ranges.

Die erste positive Halbschwingung des Meßgradienten Gx, die auch schon während des Phasenkodierungsintervalls angelegt werden kann, ist kürzer als die übrigen Halb­schwingungen des Meßgradienten, die untereinander gleich sind. Sie ist so ausgelegt, daß das zeitliche Integral über diesen Gradienten bis zur Mitte der ersten negativen Halbschwingung Null ist. Typischerweise betragen die Zeit­räume, in denen der Gradient Gx konstant ist, etwa 2 ms und die Umschaltung von der positiven zur negativen Polarität und umgekehrt dauert ebenfalls jeweils 2 ms, so daß sich die Periodendauer der zeitlich trapezförmig ver­laufenden Schwingung des Meßgradienten zu 8 ms ergibt. Daraus folgt eine Bandbreite von 125 Hz, innerhalb der die spektrale Verteilung bestimmt werden kann.The first positive half-oscillation of the measurement gradient Gx, which can also be applied during the phase coding interval, is shorter than the other half-oscillations of the measurement gradient, which are identical to one another. It is designed so that the time integral over this gradient is zero up to the middle of the first negative half-oscillation. The periods in which the gradient Gx is constant are typically about 2 ms and the changeover from positive to negative polarity and vice versa likewise takes 2 ms each, so that the period of the temporally trapezoidal oscillation of the measurement gradient is 8 ms. This results in a bandwidth of 125 Hz, within which the spectral distribution can be determined.

Wie sich aus der sechsten Zeile von Fig. 3 ergibt, werden während jeder Halbschwingung des magnetischen Gradienten­feldes Echosignale E1, E2, E3, E4 usw. erzeugt, deren Maximum jeweils in der Mitte der Zeitintervalle liegt, in denen der Gradient jeweils konstant ist. In der siebten Zeile von Fig. 3 ist der Zeitraum angegeben, währenddessen der Verstärker 60 wirksam ist und durch die Analog-­Digital-Wandler digitale Abtastwerte erzeugt und in dem Speicher 14 gespeichert werden. Dabei werden auch die Abtastwerte erfaßt, die beim Übergang vom negativen zum postiven Maximalwert des Gradienten auftreten.As can be seen from the sixth line of FIG. 3, echo signals E1, E2, E3, E4 etc. are generated during each half-oscillation of the magnetic gradient field, the maximum of which in each case lies in the middle of the time intervals in which the gradient is constant in each case. The seventh line of FIG. 3 shows the time period during which the amplifier 60 is active and digital samples are generated by the analog-digital converter and are stored in the memory 14. The sampled values that occur during the transition from the negative to the positive maximum value of the gradient are also recorded.

In der fünften Zeile ist der zeitliche Verlauf des k Wertes in x-Richtung dargestellt und dort mit kx bezeichnet. Der k Wert ist das Produkt aus dem zeitlichen Integral über das magnetische Gradientenfeld Gx, multi­pliziert mit dem sogenannten gyromagnetischen Verhältnis, das für Wasserstoffprotonen bei rund 42,5 MHz/T liegt. Der k Wert kann zugleich auch als Raumfrequenz verstanden werden (vgl. Med.Phys. 10 (5), September/Oktober 1983, Seiten 610 bis 621). Der kx-Wert hat ebenfalls einen perodischen Verlauf mit der gleichen Periode wie das magnetische Gradientenfeld, dem er zugeordnet ist, wobei seine Extremwerte bei den Nulldurchgängen des Gradienten­feldes und seine Nulldurchgänge in der Mitte des Zeit­intervalls liegen, währenddessen der Gradient konstant und positiv oder negativ ist. Während des letztgenannten Intervalls verläuft der k Wert als Funktion der Zeit linear; während der Umschaltphasen hat der k Wert einen nichtlinearen Verlauf, z.B. einen quadratischen Verlauf, wenn sich der Gradient in den Umschaltphasen zeitlich linear ändert. Wenn man die Abtastwerte, die während der Umschaltphase auftreten, bei der Rekonstruktion der Kern­magnetisierungsverteilung nicht berücksichtigen würde, dann würde der maximal erreichbare k Wert k′xm auf zwei Drittel des maximalen k-Wertes kxm reduziert werden, der sich ergibt, wenn auch die Abtastwerte während der Umschaltphase herangezogen werden. Durch diese Maßnahme wird das räumliche Auflösungsvermögen (d.h. die höchste Raumfrequenz) also um 50 % verbessert.In the fifth line, the time course of the k value in the x direction is shown and there designated kx. The k value is the product of the time integral over the magnetic gradient field Gx, multiplied by the so-called gyromagnetic ratio, which is around 42.5 MHz / T for hydrogen protons. The k value can also be understood as spatial frequency (cf.Med.Phys. 10 (5), September / October 1983, pages 610 to 621). The kx value also has a periodic course with the same period as the magnetic gradient field to which it is assigned, with its extreme values at the zero crossings of the gradient field and its zero crossings in the middle of the time interval, during which the gradient is constant and positive and negative . During the latter interval, the k value is a function of time linear; during the switching phases, the k value has a non-linear profile, for example a quadratic profile, if the gradient changes linearly over time in the switching phases. If the samples that occur during the switchover phase were not taken into account in the reconstruction of the nuclear magnetization distribution, then the maximum achievable k value k′xm would be reduced to two thirds of the maximum k value kxm that results, even if the samples be used during the switchover phase. This measure improves the spatial resolution (ie the highest spatial frequency) by 50%.

In Fig. 4 ist noch einmal der zeitliche Verlauf kx des k-­Wertes in x-Richtung während der ersten negativen Halb­schwingung des Gradientenfeldes Gx dargestellt sowie ein zugehöriges Echosignal E1. Dieses Echosignal tritt dann beispielsweise am Ausgang des Tiefpasses 63 auf. Am Ausgang des Tiefpasses 64 tritt ein zweites Echosignal auf, das zu denselben Zeitpunkten abgetastet wird wie E1 und das zusammen mit E1 ein komplexes Echosignal bildet. Jedem Abtastzeitpunkt, in dem das Echosignal E1 (am Ausgang eines der Tiefpässe 63 und 64) in einen digitalen Abtastwert umgesetzt wird, kann ein k-Wert zugeordnet werden, so daß die Folge der Abtastwerte im Zeitbereich in eine Folge von Abtastwerten im kx-Bereich bzw. im Raum­frequenzbereich zugeordnet werden. Wegen der teilweise nichtlinearen Abhängigkeit der kx-Werte von der Zeit, hat die Folge der Abtastwerte im Raumfrequenzbereich einen ungleichmäßigen Abstand, wenn sie im Zeitbereich äqui­distant abgetastet wird, und umgekehrt ist einem äqui­distanten Abstand der Stützstellen im Raumfrequenzbereich ene nicht äquidistante Abtastung im Zeitbereich zuge­ordnet. Da das Echosignal jedoch der Fouriertransfor­mierten von dem Raumbereich in den Raumfrequenzbereich entspricht, ist es erforderlich, die Abtastwerte im Raumfrequenzbereich einer Fourier-Transformation zu unter­ziehen, um die räumliche Verteilung der Kernmagnetisierung im Untersuchungsbereich zu erhalten.4 shows once again the time profile kx of the k value in the x direction during the first negative half-oscillation of the gradient field Gx and an associated echo signal E1. This echo signal then occurs, for example, at the output of the low pass 63. A second echo signal occurs at the output of the low pass 64, which is sampled at the same times as E1 and which, together with E1, forms a complex echo signal. A k value can be assigned to each sampling instant at which the echo signal E1 (at the output of one of the low-pass filters 63 and 64) is converted into a digital sampling value, so that the sequence of the sampling values in the time domain converts into a sequence of sampling values in the kx range or in the spatial frequency range. Because of the partially non-linear dependence of the kx values on time, the sequence of samples in the spatial frequency range has an uneven spacing if they are sampled equidistantly in the time domain, and conversely an equidistant spacing of the support points in the spatial frequency range is associated with a non-equidistant sampling in the time domain. However, since the echo signal is the Fourier transform from the spatial domain to the spatial frequency domain corresponds, it is necessary to subject the samples in the spatial frequency range to a Fourier transformation in order to obtain the spatial distribution of the nuclear magnetization in the examination area.

Zu diesem Zweck kann das Echosignal so abgetastet werden (in der Mitte dichter als am Anfang und am Ende), daß die Abtastwerte im kx-Bereich äquidistant sind, weil dann eine Fourier-Transformation ohne weiteres angewandt werden kann. Dies würde allerdings voraussetzen, daß der Takt­impulsgenerator 16, der den Speicher 14 und die Analog-­Digital-Wandler 65 und 66 steuert, eine entsprechend veränderbare Taktfrequenz aufweist.For this purpose, the echo signal can be sampled (denser in the middle than at the beginning and at the end) in such a way that the samples in the kx range are equidistant, because then a Fourier transformation can be used without further ado. However, this would presuppose that the clock pulse generator 16, which controls the memory 14 and the analog-digital converters 65 and 66, has a correspondingly variable clock frequency.

Eine schaltungstechnisch einfachere Möglichkeit besteht darin, die Abtastung in konstanten Zeitintervallen t_m (vgl. Fig. 4) durchzuführen, wobei sich im k-Bereich eine nicht äquidistante Folge der Stützstellen ergibt. In der Zeitschrift "ntz-Archiv" Band 3, 1981, Heft 2, Seite 35 bis 38, ist jedoch ein Transformationsverfahren be­schrieben, das auch bei Abtastwerten an nicht äqui­distanten Stützstellen benutzt werden kann.A simpler circuit technology is to carry out the sampling at constant time intervals t _m (cf. FIG. 4), with a non-equidistant sequence of the support points resulting in the k range. In the magazine "ntz-Archiv" Volume 3, 1981, Issue 2, pages 35 to 38, however, a transformation method is described which can also be used for sample values at non-equidistant reference points.

Eine weitere Möglichkeit, die anhand von Fig. 4 erläutert wird, besteht darin, den Raumfrequenzbereich von -kxm bis kxm in 2N+1 gleich große k- bzw. Raumfrequenzintervalle -kN...k0...+kN aufzuteilen; 2N+1 ist dabei die Zahl der Bildelemente, wobei N in der Praxis größer ist als aus Fig. 4 ersichtlich, beispielsweise N = 64. Zweckmäßiger­weise wird die Zahl der Abtastungen so hoch gewählt, daß in jedes k-Intervall zumindest ein Abtastwert fällt. Dies ist bei dem angegebenen zeitlichen Verlauf des Gradienten­feldes Gx dann der Falll, wenn im Zeitbereich 8N/3+1 äqui­distante Abtastungen des Echosignals E1 vorgenommen werden. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Zahl der Abtastwerte, die in das den höheren Raumfrequenzen zuge­ordnete Raumfrequenzintervall fallen, größer als 1; für das Intervall +kN (-kN) ergeben sich beispielsweise vier Abtastwerte. Wenn mehrere Abtastwerte in ein Raumfrequenz­intervall fallen, wird ein resultierender Abtastwert durch Mittelwertbildung ermittelt und dem betreffenden Raum­frequenzintervall zugeordnet. Dadurch wird für diesen Raumfrequenzbereich das Signal/Rauschverhältnis ver­bessert. Es entsteht dann die in Fig. 4 dargestellte Folge F(kx) von Abtastwerten mit äquidistanten Stütz­stellen im k-Bereich. Die beschriebene Zuordnung erfolgt mit der Zuordnungseinrichtung 19; ggf. kann sie auch durch den Rechner 17 durchgeführt werden.Another possibility, which is explained with reference to FIG. 4, is to divide the spatial frequency range from -kxm to kxm into 2N + 1 equally large k- or spatial frequency intervals -kN ... k0 ... + kN; 2N + 1 is the number of picture elements, N being larger in practice than shown in FIG. 4, for example N = 64. The number of samples is expediently chosen to be so high that at least one sample value falls into each k-interval. This is the case with the specified time profile of the gradient field Gx if equidistant sampling of the echo signal E1 is carried out in the time range 8N / 3 + 1. As can be seen from Fig. 4, the number of Samples that fall within the spatial frequency interval assigned to the higher spatial frequencies are greater than 1; for the interval + kN (-kN) there are, for example, four samples. If several samples fall within a spatial frequency interval, a resulting sample value is determined by averaging and assigned to the relevant spatial frequency interval. This improves the signal / noise ratio for this spatial frequency range. The sequence F (kx) of sampled values with equidistant reference points in the k-range then arises in FIG. The assignment described takes place with the assignment device 19; if necessary, it can also be carried out by the computer 17.

Die anhand von Fig. 4 erläuterte Folge bezieht sich ledig­lich auf die Abtastwerte eines einzigen Echosignals. Wenn man in gleicher Weise die Abtastwerte des Echosignals E3 und alle weiteren Echosignale auswertet, die einem nega­tiven Gradienten zugeordnet sind, ergibt sich ein zwei­dimensionales Array von Abtastwerten F(kx,t), die eine Funktion der Raumfrequenz n x-Richtung und der Zeit t sind. Die Zeitwerte, die den verschiedenen Echos zugeord­net werden, unterscheiden sich dabei jeweils um eine Periodendauer.The sequence explained with reference to FIG. 4 relates only to the samples of a single echo signal. If the samples of the echo signal E3 and all other echo signals that are assigned to a negative gradient are evaluated in the same way, a two-dimensional array of samples F (kx, t) results, which are a function of the spatial frequency n x direction and the time t are. The time values assigned to the different echoes differ in each case by a period.

Ist auf diese Weise jedes zweite Echosignal einer Sequenz in eine Folge F(kx,t) von Abtastwerten umgesetzt, wird dies für die anderen Sequenzen wederholt, bei denen - ­vgl. Fig. 3 - die Höhe des Gradienten Gy von Sequenz zu Sequenz geändert wird. Die Änderung der Amplitude des Phasenkodierungsgradienten Gy entspricht einer Änderung des k-Wertes in y-Richtung - im folgenden ky genannt -, so daß sich letztendlich ein dreidimensionales Array von jeweils äquidistanten Abtastwerten F(kx,ky,t) ergibt, woraus nach Durchführung einer dreidimensionalen diskreten Fourier-Transformation die Kernmagnetisierungsver­teilung f(x,y,v) als Funktion des Ortes x,y und der Frequenz v ermittelt werden kann.If every second echo signal of a sequence is converted into a sequence F (kx, t) of samples in this way, this is not repeated for the other sequences in which - cf. Fig. 3 - the height of the gradient Gy is changed from sequence to sequence. The change in the amplitude of the phase encoding gradient Gy corresponds to a change in the k value in the y direction - hereinafter referred to as ky -, so that ultimately a three-dimensional array of in each case equidistant sample values F (kx, ky, t) results, after which a three-dimensional discrete Fourier transform, the nuclear magnetization distribution f (x, y, v) can be determined as a function of the location x, y and the frequency v.

Die Erfassung der Abtastwerte und die damit mögliche Rekonstruktion der räumlichen und spektralen Verteilung der Kernmagnetisierung ist anhand von Fig. 5 erläutert, in der links die Erfassung der Abtastwerte m kx,ky,t Raum dargestellt ist. Danach wird in jeder Sequenz eine kx,t-­Ebene periodisch abgetastet und dies in jeder Sequenz für ein anderes ky wiederholt. Die Zahl z der Abtastwerte beträgt dabei z=(2N+1)Mp, wobei 2N+1 die Zahl der Abtast­werte ist, die einem Echosignal im kx-Bereich zugeordnet werden, M die Zahl der Sequenzen, die vorzugsweise gleich der Zahl 2N+1 ist und p die Anzahl der Perioden des Gradienten Gx in einer Sequenz. Aus diesen z Abtastwerten läßt sich durch die erwähnte dreidimensionale diskrete Fourier-Transformation die Kernmagnetisierung an den Punkten eines Rasters mit 2N+1 Punkten in x-Richtung, M Punkten in y-Richtung und p Punkten in v-Richtung bestimmen.The acquisition of the samples and the possible reconstruction of the spatial and spectral distribution of the nuclear magnetization is explained with reference to FIG. 5, in which the acquisition of the samples m kx, ky, t space is shown on the left. Then a kx, t-plane is scanned periodically in each sequence and this is repeated for a different ky in each sequence. The number z of samples is z = (2N + 1) Mp, where 2N + 1 is the number of samples that are assigned to an echo signal in the kx range, M is the number of sequences, which is preferably equal to the number 2N + 1 and p is the number of periods of the gradient Gx in a sequence. The nuclear magnetization at the points of a grid with 2N + 1 points in the x-direction, M points in the y-direction and p points in the v-direction can be determined from these z samples by means of the three-dimensional discrete Fourier transformation mentioned.

Mit Hilfe der so bestimmten Werte lassen sich Bilder der räumlichen Verteilung der Kernmagnetisierung für eine bestimmte Frequenz erzeugen, die z.B. der Larmorfrequenz der an Fett oder der an Wasser gebundenen Wasserstoff­protonen entspricht, so daß getrennte Fett- und Wasser­bilder erzielt werden können. Es ist aber auch möglich, für einen bestimmten Punkt die spektrale Verteilung der Kernmagnetisierung anzugeben und daraus die Zusammen­setzung des Gewebes in diesem Punkt.With the help of the values determined in this way, images of the spatial distribution of the nuclear magnetization for a specific frequency can be generated, which e.g. corresponds to the Larmor frequency of the hydrogen protons bound to fat or to water, so that separate fat and water images can be obtained. However, it is also possible to specify the spectral distribution of the nuclear magnetization for a certain point and from this the composition of the tissue in this point.

Wenn das stationäre Magnetfeld im Untersuchungsbereich nicht homogen ist, liegen die Maxima der Kernmagneti­sierung nicht an der gleichen Stelle des Spektralbe­reiches. Dies könnte bei Aufnahmeverfahren mit geringer spektraler Auflösung, z.B. dem Dixon-Verfahren, das nur zwei Spektralpunkte auflöst, zu Fehlern bei der Trennung von Fett- und Wasserbildern führen. Bei dem erfindungs­gemäßen Verfahren kann diese ortsabhängige Verschiebung des Spektrums bei der Rekonstruktion korrigiert werden, weil die Inhomogenität des magnetischen Gradientenfeldes der Spule gleich bleibt und meßtechnisch erfaßt werden kann.If the stationary magnetic field is not homogeneous in the examination area, the maxima of the nuclear magnetization are not at the same point in the spectral range. This could be lower with admission procedures spectral resolution, for example the Dixon method, which only resolves two spectral points, lead to errors in the separation of fat and water images. In the method according to the invention, this location-dependent shift of the spectrum during the reconstruction can be corrected because the inhomogeneity of the magnetic gradient field of the coil remains the same and can be measured.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind zur Bestimmung der spektralen und räumlichen Verteilung der Kernmagneti­sierung M Sequenzen erforderlich, wobei M beispielsweise 128 beträgt. Wenn der zeitliche Abstand zwischen dem Beginn zweier aufeinanderfolgender Sequenzen beispiels­weise eine Sekunde beträgt, bedeutet dies, daß die erfor­derliche Messung in nur rund zwei Minuten durchgeführt werden kann.In the method according to the invention, M sequences are required to determine the spectral and spatial distribution of the nuclear magnetization, M being for example 128. If, for example, the time interval between the start of two successive sequences is one second, this means that the required measurement can be carried out in only about two minutes.

Wie vorstehend erwähnt, erfordert die Rekonstruktion der Kernmagnetisierungsverteilung lediglich die Umsetzung jedes zweiten Echosignals, so daß auf die Abtastung der dazwischen liegenden Echosignale grundsätzlich verzichtet werden kann. Wenn man diese jedoch ebenfalls abtastet und getrennt einer Fourier-Transformation unterzieht, ergibt sich eine Kernmagnetisierungsverteilung f′(x,y,v), die mit der Verteilung f(x,y,v) übereinstimmen würde, wenn nicht die Echosignale durch Rauschen gestört werden. Das Signal-Rauschverhältnis kann daher verbessert werden, wenn die Werte f(x,y,v) undf′(x,y,v) zueinander addiert werden.As mentioned above, the reconstruction of the nuclear magnetization distribution only requires the conversion of every second echo signal, so that the sampling of the echo signals between them can basically be dispensed with. However, if these are also sampled and separately subjected to a Fourier transformation, a nuclear magnetization distribution f ′ (x, y, v) results which would correspond to the distribution f (x, y, v) if the echo signals were not disturbed by noise will. The signal-to-noise ratio can therefore be improved if the values f (x, y, v) and f ′ (x, y, v) are added to one another.

Es ist jedoch auch möglich, die Tatsache, daß für die Rekonstruktion der Kernmagnetisierung in einer kx-t-Ebene nur jedes zwete Echosignal benötigt wird, dazu auszu­nutzen, um mit einer Sequenz zwei solcher Ebenen zu erfassen. Wie in Fig. 3 in Zeile drei gestrichelt ange­deutet, wird zu diesem Zweck während der Umschaltphasen des Gradientenfeldes Gx das Gradientenfeld Gy abwechselnd mit positiver und negativer Polarität so eingeschaltet, daß das zeitliche Integral über das magnetische Gradien­tenfeld während einer solchen Umschaltphase +ky/M oder -ky/M beträgt, wobei ky der größte k-Wert aller Sequenzen in y-Richtung ist und M die Zahl der Punkte in y-Richtung angibt, für die die Kernmagnetisierung bestimmt werden soll. Die Wirkung dieser Maßnahme ist in Fig. 6 erläutert, die zwei benachbarte kx-t-Ebenen zeigt. Während der nega­tiven Halbschwingung des Gradienten Gx, wobei der kx-Wert abnimmt, ändert sich das Gradientenfeld Gy zunächst nicht, so daß Abtastwerte in der oberen kx-t-Ebene erfaßt werden. Am Ende dieser Halbschwingung wird der ky-Wert um den Betrag ky/M verringert, und in der darauffolgenden positiven Halbschwingung des Gradientenfeldes Gx (anstei­gender Verlauf der kx-Werte) werden die Abtastwerte in der benachbarten darunter befindlichen Ebene erfaßt. Am Ende dieser Halbschwingung erfolgt eine Abtastung wiederum in der darüber befindlichen Ebene usw.However, it is also possible to use the fact that only every second echo signal is required for the reconstruction of the nuclear magnetization in a kx-t plane in order to detect two such planes with a sequence. As indicated by dashed lines in FIG. 3 in line three, is used for this purpose during the switching phases of the gradient field Gx, the gradient field Gy is switched on alternately with positive and negative polarity such that the time integral over the magnetic gradient field during such a switching phase is + ky / M or -ky / M, where ky is the largest k value of all sequences in y- Direction is and M indicates the number of points in the y direction for which the nuclear magnetization is to be determined. The effect of this measure is explained in FIG. 6, which shows two adjacent kx-t planes. During the negative half-oscillation of the gradient Gx, the kx value decreasing, the gradient field Gy initially does not change, so that samples are acquired in the upper kx-t plane. At the end of this half-oscillation, the ky value is reduced by the amount ky / M, and in the subsequent positive half-oscillation of the gradient field Gx (increasing profile of the kx values), the samples in the adjacent level below are recorded. At the end of this half-oscillation, a scanning takes place in the plane above it, etc.

Auch wenn das in den Umschaltphasen angelegte Gradienten­feld Gy relativ klein ist, kann der Übergang von einer Ebene zur anderen nicht beliebig schnell erfolgen. Infolgedessen wird während der Umschaltphasen auch ein Teil des zwischen den beiden Ebenen liegenden Gebietes durchlaufen, wobei ein Teil der dabei erfaßten Abtastwerte der oberen Ebene und der andere Teil der unteren Ebene zugeordnet wird. Dies wirkt sich jedoch kaum auf die Bild­qualität aus, weil die Kernmagnetisierungsverteilung in benachbarten Ebenen zumindest annähernd gleich ist.Even if the gradient field Gy applied in the switchover phases is relatively small, the transition from one level to the other cannot take place as quickly as desired. As a result, part of the area lying between the two levels is also traversed during the switching phases, part of the sampled values recorded being assigned to the upper level and the other part to the lower level. However, this hardly affects the image quality because the nuclear magnetization distribution in neighboring planes is at least approximately the same.

Vorstehend wurde die Erfindung in Verbindung mit einem mehrdimensionalen Fourier-Transformationsverfahren erläu­tert, doch ist die Erfindung darauf nicht beschränkt. Sie kann auch in Verbindung mit einem Projektionsverfahren benutzt werden, wobei von Sequenz zu Sequenz nicht der Betrag der Gradientenfelder variiert wird, sondern ihre Richtung. In diesem Fall müßten sowohl in x- als auch in y-Richtung zueinander synchrone periodische Gradienten­felder angelegt werden, deren Größe von Sequenz zu Sequenz stufenweise gegensinnig geändert wird, so daß die Summe der Quadrate über die Maxima der Gradienten Gx, Gy konstant bleibt. Die Abtastwerte würden bei einem derar­tigen Verfahren im kx-ky-t-Abtastraum nicht auf parallelen Ebenen erfaßt, sondern auf Ebenen, die sich in der Geraden kx=ky=0 schneiden (vgl. Fg. 7). Auch hierbei könnte die Meßzeit halbiert werden, wenn mit den beiden Halbschwingungen winkelmäßig benachbarte Ebenen abgetastet würden. Zu diesem Zweck müßten die Gradienten innerhalb der Sequenz von Halbschwingung zu Halbschwingung gering­fügig geändert werden.The invention has been explained above in connection with a multidimensional Fourier transformation method, but the invention is not restricted to this. It can also be used in conjunction with a projection method are used, the sequence of the gradient fields not being varied from sequence to sequence, but their direction. In this case, synchronous periodic gradient fields would have to be created both in the x and y directions, the size of which is gradually changed in opposite directions from sequence to sequence, so that the sum of the squares remains constant over the maxima of the gradients Gx, Gy. With such a method, the sample values would not be recorded in the kx-ky-t scanning space on parallel planes, but on planes that intersect in the straight line kx = ky = 0 (cf. FIG. 7). Here, too, the measuring time could be halved if angularly adjacent planes were scanned with the two half oscillations. For this purpose, the gradients within the sequence would have to be changed slightly from half oscillation to half oscillation.

Gemäß Fig. 3 umfaßt jede Sequenz nur einen einzigen Hoch­frequenzimpuls, jedoch können auch Sequenzen mit mehreren Hochfrequenzimpulsen, z.B. mit einem 90°-Impuls und einem darauffolgenden 180°-Impuls (Spin-Echo-Verfahren) oder Sequenzen mit drei aufeinanderfolgenden Hochfrequenz­impulsen (stimuliertes Echo-Verfahren) verwendet werden.3, each sequence comprises only a single radio frequency pulse, however sequences with several radio frequency pulses, e.g. with a 90 ° pulse and a subsequent 180 ° pulse (spin-echo method) or sequences with three successive high-frequency pulses (stimulated echo method).

Wie bereits erwähnt, entspricht die spektroskopisch auf­lösbare Bandbreite bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Kehrwert einer Periodendauer (in dem angegebenen Beispiel also 125 Hz). Wenn in dem Untersuchungsbereich Stoffe sind, die einen nennenswerten Beitrag zum Echosignal liefern und deren Frequenzabstand größer ist als die Band­breite, dann werden die Spektren dieser Stoffe ineinander gefaltet (back-folding). Eine spektrale Trennung ist in solchen Fällen nicht mehr möglich. Der Frequenzabstand zwischen zwei Stoffen ist der Stärke des stationären homogenen Magnetfeldes proportional. Bei einem stationären Magnetfeld von 0,5 T beträgt die Differenz der Larmor­frequenzen von an Wasser gebundenen Wasserstoffprotonen einerseits und von an Fett gebundenen Wasserstoffprotonen andererseits 70 Hz. Bei einem stationären Magnetfeld von 2T beträgt dieser Frequenzabstand jedoch schon rund 280 Hz, so daß eine spektroskopische Trennung von Fett und Wasser nicht mehr möglich ist.As already mentioned, the bandwidth which can be resolved spectroscopically in the method according to the invention corresponds to the reciprocal of a period (ie 125 Hz in the example given). If there are substances in the area under investigation that make a significant contribution to the echo signal and whose frequency spacing is greater than the bandwidth, then the spectra of these substances are folded into one another (back-folding). In such cases, spectral separation is no longer possible. The frequency distance between two substances is proportional to the strength of the stationary homogeneous magnetic field. With a stationary Magnetic field of 0.5 T, the difference between the Larmor frequencies of hydrogen protons bound to water on the one hand and hydrogen protons bound to fat on the other hand is 70 Hz.However, with a stationary magnetic field of 2T this frequency spacing is already around 280 Hz, so that a spectroscopic separation of fat and Water is no longer possible.

Um auch in diesem Fall Fett und Wasser spektroskopisch trennen zu können, wird die Bandbreite mit einem an sich bekannten Verfahren (vgl. "J.Magn.Reson." Seiten 167 bis 171 (1985)) vervielfacht. Dabei wird jede Sequenz n mal wiederholt (wobei n eine ganze Zahl größer 1 ist), wobei lediglich der Abstand zwischen dem Hochfrequenzimpuls und dem periodischen Gradientenfeld Gx von Sequenz zu Sequenz um den Betrag T/n geändert wird, wie in Fig. 8 gestrichelt angedeutet. Schaltet man demgemäß ein Gradientenfeld Gx mit einer Periodendauer von 8 ms in vier Sequenzen ein, wobei der Abstand zum Hochfrequenzanregungsimpuls jeweils um 2 ms variiert wird, dann ergibt sich eine Vervier­fachung der Bandbreite (auf 500 Hz), eine vierfach größere Zahl von Spektralwerten - jedoch auch eine viermal so große Meßzeit.In order to be able to spectroscopically separate fat and water in this case as well, the range is multiplied using a method known per se (cf. "J.Magn.Reson." Pages 167 to 171 (1985)). Each sequence is repeated n times (where n is an integer greater than 1), only the distance between the radio-frequency pulse and the periodic gradient field Gx being changed from sequence to sequence by the amount T / n, as indicated by dashed lines in FIG. 8 . If one accordingly switches on a gradient field Gx with a period duration of 8 ms in four sequences, whereby the distance to the high-frequency excitation pulse is varied by 2 ms, the bandwidth is quadrupled (to 500 Hz), a four times larger number of spectral values - however also a measuring time four times as long.

Claims (9)

1. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen und der spektralen Verteilung der Kernmagnetisierung in einem Untersuchungsbereich, bei dem in Anwesenheit eines homo­genen stationären Magnetfeldes eine Anzahl von Sequenzen auf den Untersuchungsbereich einwirkt, wobei jede Sequenz mindestens einen magnetischen Hochfrequenzimpuls zur Anregung kernmagnetischer Resonanz und daran anschließend mehrere Perioden eines magnetischen Gradientenfeldes mit periodisch seine Polarität änderndem Gradienten umfaßt, wonach die dabei im Untersuchungsbereich erzeugten Echo­sgnale n digitale Abtastwerte umgesetzt und diese einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf des magnetschen Gradientenfeldes (Gx) von der Rechteckform abweicht, daß auch die Abtastwerte erfaßt werden, die auftreten, wenn das Gradientenfeld sich ändert und daß diese und die übrigen Abtastwerte dem Raumfrequenzbereich zugeordnet und aus diesem durch die Fourier-Transformation in den Raumbereich transformiert werden.1. Method for determining the spatial and spectral distribution of the nuclear magnetization in an examination area, in which a number of sequences act on the examination area in the presence of a homogeneous stationary magnetic field, each sequence having at least one magnetic high-frequency pulse for excitation of nuclear magnetic resonance and then several periods thereafter of a magnetic gradient field with a periodically changing its polarity, according to which the echo signals generated in the examination area are converted into n digital samples and these are subjected to a discrete Fourier transformation, characterized in that the time profile of the magnetic gradient field (Gx) deviates from the rectangular shape, that the samples that occur when the gradient field changes are also recorded, and that these and the other samples are assigned to the spatial frequency range and from this by the Fourier transform in the spatial area can be transformed. 2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwerte vor der Trans­formation einem Raumfrequenzraster mit gleich großen Intervallen zugeordnet werden.2. The method according to claim 1,
characterized in that the samples are assigned to a spatial frequency grid with equally large intervals before the transformation. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Sequenz nach dem Hochfrequenzimpuls ein magnetisches Gradientenfeld (Gy) angelegt wird, dessen Gradient in einer Richtung senkrecht zur Richtung des danach eingeschalteten periodischen Gradientenfeldes (Gx) verläuft und dessen Amplitude und/oder Dauer von Sequenz zu Sequenz geändert wird.3. The method according to claim 1 or 2,
characterized in that a magnetic gradient field (Gy) is applied in each sequence after the radio-frequency pulse, the gradient of which is in a direction perpendicular to the direction of the periodic switch which is then switched on Gradient field (Gx) runs and its amplitude and / or duration is changed from sequence to sequence. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß es n gleichartige Sequenzen umfaßt, die sich lediglich dadurch unterscheiden, daß der zeitliche Abstand zwischen dem Hochfrequenzimpuls und dem Einschalten des periodischen Gradientenfeldes jeweils um den Zeitraum T/n geändert wird, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist und T die Periodendauer des magnetischen Gradientenfeldes.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that it comprises n similar sequences, which differ only in that the time interval between the radio-frequency pulse and the switching on of the periodic gradient field is changed by the time period T / n, where n is an integer greater than 1 and T the period of the magnetic gradient field. 5. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen und der spektralen Verteilung der Kernmagnetisierung in einem Untersuchungsbereich, bei dem in Anwesenheit eines homo­genen stationären Magnetfeldes eine Anzahl von Sequenzen auf den Untersuchungsbereich einwirkt, wobei jede Sequenz mindestens einen Hochfrequenzimpuls zur Anregung kern­magnetischer Resonanz und daran anschließend ein erstes zwischen einem positiven Gradienten und einem negativen Gradienten umgeschaltetes Gradientenfeld umfaßt, wonach die dabei im Untersuchungsbereich erzeugten Echosignale in digitale Abtastwerte umgesetzt und diese einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen werden, insbesondere nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß auch ein zweites magnetisches Gradientenfeld, dessen Gradienten senkrecht zum Gradienten des ersten Gradientenfeldes verläuft, synchron mit dem ersten Gradientenfeld umgeschaltet wird, wobei die Ände­rung des zeitlichen Integrals über den Gradienten des zweiten Gradientenfeldes klein ist im Vergleich zu dem zeitlichen Integral über den resultierenden Gradienten beider Gradientenfelder, und daß die bei positivem Gradienten des ersten magnetischen Gradientenfeldes einer­seits und bei negativem Gradienten andererseits auftre­tenden Echosignale in digitale Abtastwerte umgesetzt und getrennt einer Fourier-Transformation unterzogen werden.5.Method for determining the spatial and spectral distribution of the nuclear magnetization in an examination area, in which a number of sequences act on the examination area in the presence of a homogeneous stationary magnetic field, each sequence having at least one high-frequency pulse for excitation of nuclear magnetic resonance and then a first between comprises a positive gradient and a negative gradient switched gradient field, according to which the echo signals generated in the examination area are converted into digital samples and these are subjected to a discrete Fourier transformation, in particular according to claim 1,
characterized in that a second magnetic gradient field, the gradient of which is perpendicular to the gradient of the first gradient field, is also switched synchronously with the first gradient field, the change in the time integral over the gradient of the second gradient field being small compared to the time integral over the resulting gradients of both gradient fields, and that the echo signals occurring with a positive gradient of the first magnetic gradient field on the one hand and with a negative gradient on the other hand are converted into digital samples and subjected separately to a Fourier transformation. 6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Umschaltphase des ersten magnetischen Gradientenfeldes das zweite Gradien­tenfeld mit von Umschaltphase zu Umschaltphase wechselnder Polarität engeschaltet wird, wobei sein Gradient klein ist im Vergleich zum Gradienten des ersten Gradienten­feldes.6. The method according to claim 5,
characterized in that during the switching phase of the first magnetic gradient field the second gradient field is switched on with polarity changing from switching phase to switching phase, its gradient being small compared to the gradient of the first gradient field. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Magneten zur Erzeugung eines homo­genen stationären Magnetfeldes, einer Hochfrequenzspule zur Erzeugung von Hochfrequenzanregungsimpulsen, Gradien­tenspulen zur Erzeugung von magnetischen Gradientenfeldern mit in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Gradien­ten, einer Steuereinrichtung zur Steuerung des zeitlichen Verlaufs der mit den Gradientenspulen erzeugten Felder, einer Digital-Wandler-Aordnung zur Erzeugug digitaler Abtastwerte aus den Echosignalen, einem Speicher zur Aufnahme der Abtastwerte und einem Rechner zur Durch­führung einer Fourier-Transformation mit den Abtastwerten, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) so ausgelegt ist, daß wenigstens eine der Gradienten­spulen (7) ein periodisches Magnetfeld (Gx) mit einem von der Rechteckform abweichenden zeitlichen Verlauf erzeugt, daß während der Zeiträume mit nicht konstantem Gradienten von der Digital-Wandler-Anordnung (65, 66) aus den Echo­signalen (E1, E3...) digitale Abtastwerte erzeugt und in dem Speicher gespeichert werden, und daß Mittel (19) vor­gesehen sind, die die Folge der Abtastwerte in eine in Raumfrequenzbereich äquidistante Folge von Werten (F(kx,...)) umsetzen, die dem Rechner zur Fourier-Trans­formation vom Raumfrequenzbereich in den Raumbereich zugeführt werden.7. Arrangement for performing the method according to claim 1 with a magnet for generating a homogeneous stationary magnetic field, a high-frequency coil for generating high-frequency excitation pulses, gradient coils for generating magnetic gradient fields with gradients running in different directions, a control device for controlling the time course of the Gradient coils generated fields, a digital converter arrangement for generating digital samples from the echo signals, a memory for recording the samples and a computer for performing a Fourier transformation with the samples, characterized in that the control device (15) is designed such that that at least one of the gradient coils (7) generates a periodic magnetic field (Gx) with a time profile deviating from the rectangular shape, that during the periods with a non-constant gradient from the digital converter arrangement (65, 66) from the echo signals (E1, E3 ...) digital samples are generated and stored in the memory, and that means (19) are provided which convert the sequence of the samples into a sequence of values (F (kx, ...) which is equidistant in the spatial frequency range. ) implement, which are fed to the computer for the Fourier transformation from the spatial frequency range into the spatial area. 8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5 mit einem Magneten zur Erzeugung eines homo­genen stationären Magnetfeldes, einer Hochfrequenzspule zur Erzeugung von Hochfrequenzanregungsimpulsen, Gradien­tenspulen zur Erzeugung von magnetischen Gradientenfeldern mit in unterschiedlichen Richtungen verlaufenden Gradien­ten, einer Steuereinrichtung zur Steuerung des zeitlichen Verlaufs der mit den Gradientenspulen erzeugten Felder, einer Digital-Wandler-Aordnung zur Erzeugug digitaler Abtastwerte aus den Echosignalen, einem Speicher zur Auf­nahme der Abtastwerte und einem Rechner zur Durchführung einer Fourier-Transformation mit den Abtastwerten, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (15) so ausgebildet ist, daß mit zwei Gradientenspulen (5, 7) synchron zueinander periodische Gradientenfelder erzeugt werden und daß der Rechner zur Durchführung der Fourier-­Transformation so bemessen ist, daß die digitalen Abtast­werte jedes zweiten Echosignals einerseits und die digi­talen Abtastwerte der übrigen Echosignale andererseits getrennt verarbeitet werden.8. Arrangement for performing the method according to claim 5 with a magnet for generating a homogeneous stationary magnetic field, a high-frequency coil for generating high-frequency excitation pulses, gradient coils for generating magnetic gradient fields with gradients running in different directions, a control device for controlling the time course of the Gradient coils generated fields, a digital converter arrangement for generating digital samples from the echo signals, a memory for recording the samples and a computer for performing a Fourier transformation with the samples, characterized in that the control device (15) is designed such that that with two gradient coils (5, 7) synchronous periodic gradient fields are generated and that the computer for performing the Fourier transformation is dimensioned so that the digital samples of every second echo signal on the one hand and the digi tal samples of the other echo signals on the other hand are processed separately. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung so aus­gebildet ist, daß der zeitliche Abstand zwischen dem Hoch­frequenzanregungsimpuls und der Einschaltdauer des perio­dischen Gradientenfeldes um den Wert T/n veränderbar ist, wobei n eine ganze Zahl und T die Periodendauer des Gradientenfeldes ist.9. Arrangement according to one of claims 7 or 8,
characterized in that the control device is designed such that the time interval between the high-frequency excitation pulse and the on-time of the periodic gradient field can be changed by the value T / n, where n is an integer and T is the period of the gradient field.

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